تعتمد المسافة الأفقية التي يقطعها المقذوف على مقدار المسافة الرأسية للمقذوف، وكذلك على قوة المقذوف وتأثير قوة الجاذبية الأرضية عليه. سنشرح في هذا المقال بالتفصيل جميع المعلومات والقوانين الفيزيائية التي تفسر حركة المقذوف، كما سنذكر قانون المسافة الأفقية التي يقطعها المقذوف.
ما هي حركة المقذوف؟
حركة المقذوفات هي حركة جسم تم قذفه في الهواء بقوة، ويكون شكل حركة الأجسام المقذوفة على شكل منحنى، وهناك مقذوفات رأسية، يتم قذفها رأسياً، بزاوية مقدارها 90 درجة عن سطح الأرض، وهناك مقذوفات أفقية أو مائلة، وهي التي تقذف قطرياً عن سطح الأرض، بحيث تشكل حركة المقذوف زاوية أقل من 90 درجة مع السطح الأرض، ولا يخضع المقذوف إلا لتسارع الجاذبية الأرضية.
ويسمى الجسم المقذوف بالمقذوف، ويسمى مساره بالمسار المقذوف، ولوصف حركة الجسم المقذوف يجب أن نتعامل مع سرعة الجسم وتسارعه في كل لحظة من الحركة المنحنية، ويحب أيضاً أن التعامل مع إزاحة الجسم، حيث أن الجسم المقذوف له نوعان من الإزاحة، وهما الإزاحة الأفقية، وهي بعد الجسم من موضعه الأصلي بعد سقوطه مرة أخرى على الأرض، وهناك الإزاحة الرأسية، وهي الإزاحة مقدار ارتفاع المقذوف عن سطح الأرض.
قوانين المقذوفات العمودية
المقذوفات العمودية هي مقذوفات تتحرك عموديا، بحيث يتم رميها بزاوية عمودية من سطح الأرض، ويبدأ ذلك عندما يتأثر جسم ما بقوة عمودية إلى الأعلى، وعندها سيرتفع الجسم بسرعة سوف تنخفض تدريجيا حتى تصل إلى أعلى ارتفاع ممكن، وعند أعلى ارتفاع ستكون سرعة الجسم المقذوف تساوي الصفر، وبعد ذلك سوف يسقط الجسم مرة أخرى على الأرض تحت تأثير تسارع الجاذبية الأرضية، وهناك هي القوانين التي تمكننا من دراسة حركة المقذوفات هذه، وهذه القوانين هي:
القانون الأول
السرعة النهائية = السرعة الأولية – (تسارع الجاذبية × الزمن الإجمالي)
ص2 = ص1 – (كسج)
بينما:
- السرعة النهائية → G2: وهي السرعة النهائية للجسم، وتقاس بالمتر في الثانية.
- السرعة الأولية → p1: وهي السرعة الابتدائية للجسم، وتقاس بالمتر في الثانية.
- تسارع الجاذبية الأرضية: وهي عجلة الجاذبية الأرضية، وهي 9.81 م/ث².
- الوقت الإجمالي → ز: هو مقدار الوقت الذي يتم فيه قياس السرعة النهائية، ويقاس بالثواني.
القانون الثاني
التغير في الإزاحة العمودية = (السرعة الأولية × الزمن الإجمالي) – (½ تسارع الجاذبية × الزمن الإجمالي²)
Δ ص =
( gxg ) – ( ½ gx g² )
بينما:
- التغيير في الإزاحة العمودية ← Δr: هو التغير في الإزاحة الرأسية، ويقاس بالمتر.
- السرعة الأولية → p1: وهي السرعة الابتدائية للجسم، وتقاس بالمتر في الثانية.
- تسارع الجاذبية الأرضية: وهي عجلة الجاذبية الأرضية، وهي 9.81 م/ث².
- الوقت الإجمالي → ز: هو مقدار الوقت الذي يتم فيه قياس السرعة النهائية، ويقاس بالثواني.
القانون الثالث
السرعة النهائية² = السرعة الأولية² – (2 × تسارع الجاذبية × التغير في الإزاحة الرأسية)
ص²2 = ص²1 – ( 2 xcx Δr )
بينما:
- التغيير في الإزاحة العمودية ← Δr: هو التغير في الإزاحة الرأسية، ويقاس بالمتر.
- السرعة الأولية → p1: وهي السرعة الابتدائية للجسم، وتقاس بالمتر في الثانية.
- السرعة النهائية → G2: وهي السرعة النهائية للجسم، وتقاس بالمتر في الثانية.
- تسارع الجاذبية الأرضية: وهي عجلة الجاذبية الأرضية، وهي 9.81 م/ث².
المسافة الأفقية التي يقطعها المقذوف
المسافة الأفقية التي يقطعها الجسم أثناء حركة المقذوفات الأفقية، يعتمد على كمية وقوة القذفكما يعتمد على تأثير قوة الجاذبية الأرضية، وعلى سرعة وتسارع الجسم في الهواء. يمكن حساب المسافة الأفقية التي يقطعها الجسم المقذوف من خلال القوانين الفيزيائية التالية:
القانون الأول
السرعة في المحور x = السرعة x جيب تمام الحركة
بكسل = بكسل cos∅
بينما:
- السرعة في المحور السيني: هو مقدار السرعة على المحور السيني للجسم، وتقاس بالمتر في الثانية.
- السرعة → ص: هي السرعة الكلية لجسم ما، وتقاس بالمتر في الثانية.
- جيب تمام الحركة → cos∅: إنه مقدار جيب تمام الزاوية بين حركة المقذوف والمحور السيني.
القانون الثاني
السرعة في المحور y = السرعة x جيب الحركة
ص = بكسل الخطيئة ∅
بينما:
- السرعة في المحور y: هو مقدار السرعة على المحور الصادي للجسم، ويقاس بالمتر في الثانية.
- السرعة → ص: هي السرعة الكلية لجسم ما، وتقاس بالمتر في الثانية.
- جيب الحركة → الخطيئة∅: وهو مقدار جيب الزاوية المحصورة بين حركة المقذوف والمحور السيني.
القانون الثالث
الإزاحة الأفقية للجسم = السرعة الأفقية الأولية × الزمن الكلي
س = بكسلج
بينما:
- الإزاحة الأفقية للجسم → ف: هي إزاحة جسم من موضعه الأصلي، مقاسة بالمتر.
- السرعة الأفقية الأولية: هي السرعة الأفقية لجسم ما، وتقاس بالمتر في الثانية.
- الوقت الإجمالي → ز: هو مقدار الوقت الذي يتم فيه قياس السرعة، ويقاس بالثواني.
وفي نهاية هذا المقال عرفنا أن المسافة الأفقية التي يقطعها المقذوف تعتمد على قوة المقذوف وسرعة المقذوف وتسارعه في الهواء. وشرحنا أيضًا ما هي المقذوفات في الفيزياء، وذكرنا قوانين المقذوفات الرأسية وقوانين المقذوفات الرأسية.